x射線晶體學技術用于確定的原子和分子結構水晶,水晶原子束引起的事件x射線來衍射成許多特定的方向。通過測量這些衍射光束的角度和強度晶體可以產生一個三維圖像的密度電子在晶體內。從這個電子密度,在晶體內部原子的平均位置可以確定,以及他們的化學鍵,他們的晶體障礙和其他各種信息。

x射線晶體學與其他幾種方法確定原子結構。類似的可以由散射電子或衍射模式中子同樣的解釋傅里葉變換。如果不能獲得足夠大的單晶,各種其他x射線方法可以應用于獲得更少的詳細信息;這些方法包括纖維衍射,粉末衍射(如果樣品沒有結晶)小角x射線散射(粉煤灰)。如果材料在調查中只有可用的形式納米晶體粉末或遭受貧窮的結晶度,的方法電子晶體學可以申請確定原子結構。

因為很多材料可以形成晶體鹽,金屬,礦物質,半導體以及各種無機、有機物質，x射線晶體學已經基本在許多科學領域的發(fā)展。在最初幾十年的使用,這種方法確定原子的大小,長度和類型的化學鍵,量子差異的各種材料,尤其是礦物質和合金。該方法還透露許多生物分子的結構和功能,包括維生素、毒品、蛋白質和核酸如DNA。x射線晶體學仍然是主要方法描述新材料和辨別材料的原子結構出現(xiàn)類似的其他實驗。x射線晶體結構也可以解釋不同尋常電子或彈性材料的性質,闡明化學相互作用和過程,或作為依據設計藥物。

在單晶x射線衍射測量,安裝在一個晶體測角儀。測角儀用于水晶在選定的方向位置。水晶是被晶體分析管放射的聚焦單色x射線,產生一個衍射圖樣定期間隔的點稱為反射。不同方向的二維圖像轉化為一個三維晶體中電子的密度模型使用的數學方法傅里葉變換以樣本,結合化學數據?？蓱z的決議(模糊性)甚至錯誤可能導致晶體太小,或在其內部構成不夠統(tǒng)一。

所有上述x射線衍射方法,散射彈性;散射x射線有相同的波長傳入的x射線。相比之下,非彈性散射x射線方法是有用的在研究勵磁的示例如等離子體,晶體場和軌道作用,磁振子,和聲子,而不是它的原子的分布。